JP2021014021A - Liquid jet head and liquid jet system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射システムに関し、特に液体としてインクを噴射するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録システムに関する。 The present invention relates to a liquid injection head and a liquid injection system for injecting a liquid from a nozzle, and particularly to an inkjet recording head and an inkjet recording system for injecting ink as a liquid.
液体を噴射する液体噴射ヘッドでは、例えば、液体に含まれる気泡を排出するため、液体の増粘を抑制するため、及び、液体に含まれる成分が沈降するのを抑制するために、液体噴射ヘッド内の液体を循環するようにした液体噴射システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In the liquid injection head that injects a liquid, for example, in order to discharge bubbles contained in the liquid, to suppress thickening of the liquid, and to suppress sedimentation of components contained in the liquid, the liquid injection head A liquid injection system that circulates the liquid inside has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1の液体噴射ヘッドでは、ノズル近傍に設けた分岐流路を通じて液体噴射ヘッド内の液体を循環させることで、ノズルから噴射されない液体の乾燥による増粘を抑制している。
In the liquid injection head of
しかしながら、ノズル近傍の液体をより効率よく回収できる液体噴射ヘッドが求められている。 However, there is a demand for a liquid injection head that can more efficiently recover the liquid in the vicinity of the nozzle.
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。 It should be noted that such a problem exists not only in the inkjet recording head but also in the liquid injection head that injects a liquid other than ink.
本発明はこのような事情に鑑み、ノズル近傍の液体をより効率よく回収できる液体噴射ヘッド及び液体噴射システムを提供することを目的とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid injection head and a liquid injection system capable of more efficiently recovering the liquid in the vicinity of the nozzle.
上記課題を解決する本発明の態様は、液体の供給口と排出口とを有する液体噴射ヘッドであって、前記供給口及び前記排出口の一方と連通する加圧チャンバーと、前記加圧チャンバーで加圧された液体を吐出するノズルと、前記加圧チャンバーと前記ノズルとの間において、第1方向に向かって延伸する第1流路と、前記供給口及び前記排出口の他方と連通し、前記第1流路から分岐して前記第1方向に交差する第2方向に向かって延伸する第2流路と、を備え、前記第1流路は、前記ノズルに近い下流側第1流路と、前記下流側第1流路よりも前記加圧チャンバー寄りの上流側第1流路と、を有し、前記下流側第1流路の中心軸は、前記上流側第1流路の中心軸よりも前記第2方向の反対方向である第3方向寄りに位置していることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。 An aspect of the present invention for solving the above problems is a liquid injection head having a liquid supply port and a liquid discharge port, the pressure chamber communicating with one of the supply port and the discharge port, and the pressure chamber. Between the nozzle for discharging the pressurized liquid, the first flow path extending in the first direction between the pressurizing chamber and the nozzle, and communicating with the other of the supply port and the discharge port, A second flow path that branches from the first flow path and extends toward a second direction that intersects the first direction is provided, and the first flow path is a downstream first flow path close to the nozzle. And an upstream side first flow path closer to the pressurizing chamber than the downstream side first flow path, and the central axis of the downstream side first flow path is the center of the upstream side first flow path. The liquid injection head is characterized in that it is located closer to the third direction, which is the direction opposite to the second direction, with respect to the shaft.
また、他の態様は、上記の液体噴射ヘッドと、前記供給口に液体を供給すると共に前記排出口から液体を回収して液体を循環させる機構と、を備えることを特徴とする液体噴射システムにある。 Another aspect of the liquid injection system includes the above-mentioned liquid injection head and a mechanism for supplying the liquid to the supply port and collecting the liquid from the discharge port to circulate the liquid. is there.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様を示すものであって、本発明の範囲内で任意に変更可能である。各図において同じ符号を付したものは、同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。また、各図においてX、Y、Zは、互いに直交する3つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をX方向、Y方向、及びZ方向とする。各図の矢印が向かう方向を正(+)方向、矢印の反対方向を負(−)方向として説明する。また、Z方向は、鉛直方向を示し、+Z方向は鉛直下向き、−Z方向は鉛直上向きを示す。 The present invention will be described in detail below based on the embodiments. However, the following description shows one aspect of the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention. Those having the same reference numerals in each figure indicate the same members, and the description thereof is omitted as appropriate. Further, in each figure, X, Y, and Z represent three spatial axes that are orthogonal to each other. In the present specification, the directions along these axes are the X direction, the Y direction, and the Z direction. The direction in which the arrow in each figure points is the positive (+) direction, and the opposite direction of the arrow is the negative (-) direction. Further, the Z direction indicates a vertical direction, the + Z direction indicates a vertically downward direction, and the −Z direction indicates a vertically upward direction.
(実施形態1)
本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドについて図1〜図6を参照して説明する。なお、図1は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドのノズル面側から見た平面図である。図2は、図1のA−A′線断面図である。図3は、図2の要部を拡大した図である。図4は、第1流路及び第2流路を説明する断面図である。図5は、図3の流路内の流線を説明する図である。図6は、比較例の流路内の流線を説明する図である。
(Embodiment 1)
An inkjet recording head, which is an example of the liquid injection head of the present embodiment, will be described with reference to FIGS. 1 to 6. Note that FIG. 1 is a plan view of an inkjet recording head, which is an example of the liquid injection head according to the first embodiment of the present invention, as viewed from the nozzle surface side. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the first flow path and the second flow path. FIG. 5 is a diagram illustrating streamlines in the flow path of FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating streamlines in the flow path of the comparative example.
図示するように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド1(以下、単に記録ヘッド1とも言う)は、流路基板として流路形成基板10、連通板15、ノズルプレート20、保護基板30、ケース部材40及びコンプライアンス基板49等の複数の部材を備える。
As shown in the figure, the inkjet recording head 1 (hereinafter, also simply referred to as the recording head 1), which is an example of the liquid injection head of the present embodiment, has a flow
流路形成基板10は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には振動板50が形成されている。振動板50は、二酸化シリコン層や酸化ジルコニウム層から選択される単一層又は積層であってもよい。
The flow
流路形成基板10には、個別流路200を構成する圧力室12が、複数の隔壁によって区画されて複数設けられている。複数の圧力室12は、インクを吐出する複数のノズル21が並設されるX方向に沿って所定のピッチで並設されている。また、圧力室12がX方向に並設された列が、本実施形態では1列設けられている。また、流路形成基板10は面内方向がX方向及びY方向を含む方向となるように配置されている。なお、本実施形態では、流路形成基板10のX方向に並設された圧力室12の間の部分を隔壁と称する。この隔壁は、Y方向に沿って形成されている。すなわち、隔壁は、流路形成基板10のY方向における圧力室12に重なる部分のことをいう。
The flow
なお、本実施形態では、流路形成基板10に圧力室12のみを設けるようにしたが、圧力室12に供給されるインクに流路抵抗を付与するように圧力室12よりも流路を横断する断面積を絞った流路抵抗付与部を設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, only the
このような流路形成基板10の−Z方向の一方面側には、振動板50が形成され、この振動板50上には、第1電極60と圧電体層70と第2電極80とが成膜及びリソグラフィー法によって積層されて圧電アクチュエーター300を構成している。本実施形態では、圧電アクチュエーター300が、圧力室12内のインクに圧力変化を生じさせるエネルギー発生素子となっている。ここで、圧電アクチュエーター300は、圧電素子とも言い、第1電極60、圧電体層70及び第2電極80を含む部分を言う。一般的には、圧電アクチュエーター300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を圧力室12毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第1電極60を圧電アクチュエーター300の共通電極とし、第2電極80を圧電アクチュエーター300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、振動板50、第1電極60が、振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板50を設けずに、第1電極60のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
A
また、このような各圧電アクチュエーター300の第2電極80には、リード電極90がそれぞれ接続され、このリード電極90を介して各圧電アクチュエーター300に選択的に電圧が印加されるようになっている。
Further, a
また、流路形成基板10の−Z方向の面には、保護基板30が接合されている。
Further, the
保護基板30の圧電アクチュエーター300に対向する領域には、圧電アクチュエーター300の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電アクチュエーター保持部31が設けられている。圧電アクチュエーター保持部31は、圧電アクチュエーター300の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。また、圧電アクチュエーター保持部31は、X方向に並設された複数の圧電アクチュエーター300の列を一体的に覆う大きさで形成されている。もちろん、圧電アクチュエーター保持部31は、特にこれに限定されず、圧電アクチュエーター300を個別に覆うものであってもよく、X方向で並設された2以上の圧電アクチュエーター300で構成される群毎に覆うものであってもよい。
In the region of the
このような保護基板30としては、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
As such a
また、保護基板30には、保護基板30をZ方向に貫通する貫通孔32が設けられている。そして、各圧電アクチュエーター300から引き出されたリード電極90の端部近傍は、貫通孔32内に露出するよう延設されており、貫通孔32内でフレキシブルケーブル120と電気的に接続されている。フレキシブルケーブル120は、可撓性を有する配線基板であって、本実施形態では、半導体素子である駆動回路121が実装されている。なお、フレキシブルケーブル120を介さずに、リード電極90と駆動回路121とを電気的に接続してもよい。また、保護基板30に流路を設けてもよい。
Further, the
また、保護基板30上には、複数の圧力室12に連通する供給流路を保護基板30と共に画成するケース部材40が固定されている。ケース部材40は、保護基板30の流路形成基板10とは反対面側が接合されると共に、後述する連通板15にも接合して設けられている。
Further, on the
このようなケース部材40には、第1共通液室101の一部を構成する第1液室部41と、第2共通液室102の一部を構成する第2液室部42とが設けられている。第1液室部41と第2液室部42とは、Y方向において、1列の圧力室12を挟んだ両側にそれぞれ設けられている。
Such a
第1液室部41及び第2液室部42のそれぞれは、ケース部材40の−Z側の面に開口する凹形状を有し、X方向に並設された複数の圧力室12に亘って連続して設けられている。
Each of the first
また、ケース部材40には、第1液室部41に連通して第1液室部41にインクを供給する供給口43と、第2液室部42に連通して第2液室部42からのインクを排出する排出口44とが設けられている。
Further, the
さらに、ケース部材40には、保護基板30の貫通孔32に連通して、フレキシブルケーブル120が挿通される接続口45が設けられている。
Further, the
一方、流路形成基板10の保護基板30とは反対面側である+Z側には、連通板15とノズルプレート20とコンプライアンス基板49とが設けられている。
On the other hand, a
ノズルプレート20には、+Z方向に向かってインクを噴射するノズル21が複数形成されている。すなわち、本実施形態のノズルプレート20がノズル基板に想到する。本実施形態では、図1に示すように、複数のノズル21はX方向に沿った直線上に配置されることで、1列のノズル列22が形成されている。なお、ノズル21とは、第1流路201が設けられた部材、本実施形態では、連通板15とは異なる部材であるノズルプレート20に形成されたものを言う。
A plurality of
ノズル21は、ノズルプレート20の板厚方向であるZ方向に並んで配置された内径の異なる第1ノズル21aと第2ノズル21bとを有する。第1ノズル21aは、第2ノズル21bよりも内径が小さい。そして、第1ノズル21aは、ノズルプレート20の外部側、すなわち、+Z側に配置され、第1ノズル21aから+Z方向に向かってインクがインク滴として外部に噴射される。すなわち、本実施形態のノズル21からは第1方向である+Z方向に向かってインク滴が吐出される。
The
また、第2ノズル21bは、ノズルプレート20の−Z側に配置され、詳しくは後述する+Z方向に延伸する第1流路201の+Z側の端部に連通する。
Further, the
このようにノズル21に比較的内径が小さな第1ノズル21aを設けることでインクの流速を向上して、当該ノズル21から噴射されるインク滴の飛翔速度を向上することができる。また、ノズル21に比較的内径が大きな第2ノズル21bを設けることで、詳しくは後述する第1共通液室101から第2共通液室102に向かって個別流路200内のインクを流す、所謂、循環を行った際に、ノズル21内で循環の流れの影響を受けない部分を減少させることができる。すなわち、循環時に第2ノズル21b内でインクの流れを生じさせることができ、ノズル21内の速度勾配を大きくして、ノズル21内のインクを上流から供給された新しいインクで置換することができる。ただし、第2ノズル21bの内径を第1ノズル21aに比べて大きくし過ぎると、第2ノズル21bと第1ノズル21aとのイナータンスの比が大きくなり、インク滴を連続して吐出させた際のノズル21内でのインクのメニスカスの位置が安定しない。すなわち、第2ノズル21bと第1ノズル21aとのイナータンスの比が大きくなると、インクのメニスカスが第1ノズル21a内に留まらずに第2ノズル21b内に移動し、安定したインク滴の吐出を連続して行うことができなくなってしまう。
By providing the
また、第2ノズル21bの内径を小さくしすぎると、循環時に第2ノズル21b内にインクの流れが生じ難くなる。また、第2ノズル21bの内径を小さくしすぎると、圧力室12からノズル21までの流路抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなるため、ノズル21から吐出するインク滴の重量が小さくなる。このため、圧電アクチュエーター300をより高い駆動電圧で駆動しなくてはならず、吐出効率が低下する。したがって、第1ノズル21a及び第2ノズル21bの大きさは、循環時のインクの置換性能、吐出安定性、吐出効率、及び、インク滴の飛翔速度等を考慮して適宜決定される。
Further, if the inner diameter of the
このような第1ノズル21a及び第2ノズル21bは、それぞれ開口形状がZ方向に亘って略同じ形状となるように設けられている。これにより、第1ノズル21aと第2ノズル21bとの間には段差が形成されている。もちろん、第1ノズル21aと第2ノズル21bの形状はこれに限定されず、例えば、第2ノズル21bの内面がZ方向に対して傾斜した傾斜面となるようにしてもよい。つまり、第2ノズル21bの内径は、第1ノズル21aに向かって徐々に漸小するように設けられていてもよい。これにより、例えば、第1ノズル21aと第2ノズル21bとの間に段差が形成されておらず、連続した内面となっていてもよい。このように第1ノズル21aと第2ノズル21bとの内面が連続している場合には、第1ノズル21aとは、開口形状がZ方向に亘って略同じ形状である部分を言う。
The
また、ノズル21をZ方向から平面視した際の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、矩形、多角形、だるま形等であってもよい。
The shape of the
このようなノズルプレート20は、例えば、ステンレス鋼(SUS)等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又は、シリコン等の平板材で形成することができる。また、ノズルプレート20の板厚は、60μm以上、100μm以下であることが好ましい。このような板厚のノズルプレート20を用いることで、ノズルプレート20のハンドリング性を向上して、記録ヘッド1の組み立て性を向上することができる。ちなみに、ノズル21のZ方向の長さを短くすることで、インクを循環させた際に、ノズル21内で循環の流れの影響を受けない部分を小さくすることができるが、ノズル21のZ方向の長さを短くするには、ノズルプレート20のZ方向の厚みを薄くする必要がある。このようにノズルプレート20の厚みを薄くすると、ノズルプレート20の剛性が低下し、ノズルプレート20の変形によってインク滴の吐出方向にばらつきが生じることや、ノズルプレート20のハンドリング性の低下による組み立て性の低下が生じ易い。つまり、上記のようにある程度の厚みのあるノズルプレート20を用いることで、ノズルプレート20の剛性の低下を抑制して、ノズルプレート20の変形による吐出方向にばらつきが生じることや、ハンドリング性の低下による組み立て性の低下を抑制することができる。
Such a
連通板15は、本実施形態では、第1連通板151と第2連通板152とを有する。第1連通板151と第2連通板152とは、−Z側が第1連通板151、+Z側が第2連通板152となるようにZ方向に積層されている。
In the present embodiment, the
このような連通板15を構成する第1連通板151及び第2連通板152は、ステンレス鋼等の金属、ガラス、セラミック材料等によって製造することができる。なお、連通板15は、流路形成基板10と熱膨張率が略同一の材料を用いるのが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
The
連通板15には、ケース部材40の第1液室部41と連通して第1共通液室101の一部を構成する第1連通部16と、ケース部材40の第2液室部42と連通して第2共通液室102の一部を構成する第2連通部17及び第3連通部18とが設けられている。また、連通板15には、詳しくは後述するが、第1共通液室101と圧力室12とを連通する流路と、圧力室12とノズル21とを連通する流路と、ノズル21と第2共通液室102とを連通する流路と、が設けられている。連通板15に設けられたこれらの流路は、個別流路200の一部を構成する。
The
第1連通部16は、Z方向において、ケース部材40の第1液室部41に重なる位置に設けられており、連通板15の+Z側の面及び−Z側の面の両方に開口するように、連通板15をZ方向に貫通して設けられている。第1連通部16は、−Z側において第1液室部41と連通することで第1共通液室101を構成する。すなわち、第1共通液室101は、ケース部材40の第1液室部41と連通板15の第1連通部16とによって構成されている。また、第1連通部16は、+Z側において圧力室12にZ方向で重なる位置まで−Y方向に延設されている。なお、連通板15に第1連通部16を設けずに、第1共通液室101をケース部材40の第1液室部41によって構成してもよい。
The
第2連通部17は、Z方向において、ケース部材40の第2液室部42に重なる位置に設けられており、第1連通板151の−Z側の面に開口して設けられている。また、第2連通部17は、+Z側において+Y方向のノズル21に向かって拡幅されて設けられている。
The
第3連通部18は、一端が、第2連通部17の+Y方向に向かって拡幅された部分に連通するように、第2連通板152をZ方向に貫通して設けられている。第3連通部18の+Z側の開口は、ノズルプレート20によって蓋をされている。すなわち、第2連通部17を第1連通板151に設けることで、第3連通部18の+Z側の開口のみをノズルプレート20で蓋をすることができるため、ノズルプレート20を比較的狭い面積で設けることができ、コストを低減することができる。
The
このような連通板15に設けられた第2連通部17及び第3連通部18とケース部材40に設けられた第2液室部42とによって第2共通液室102が構成されている。なお、連通板15に第2連通部17及び第3連通部18を設けずに、第2共通液室102をケース部材40の第2液室部42によって構成してもよい。
The second
連通板15の第1連通部16が開口する+Z側の面には、コンプライアンス部494を有するコンプライアンス基板49が設けられている。このコンプライアンス基板49が、第1共通液室101のノズル面20a側の開口を封止している。
A
このようなコンプライアンス基板49は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜491と、金属等の硬質の材料からなる固定基板492と、を具備する。固定基板492の第1共通液室101に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部493となっているため、第1共通液室101の壁面の一部は可撓性を有する封止膜491のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部494となっている。このように第1共通液室101の壁面の一部にコンプライアンス部494を設けることで、第1共通液室101内のインクの圧力変動をコンプライアンス部494が変形することによって吸収することができる。
In this embodiment, such a
また、流路基板を構成する流路形成基板10、連通板15、ノズルプレート20、コンプライアンス基板49等には、第1共通液室101と第2共通液室102とに連通して、第1共通液室101のインクを第2共通液室102に送る複数の個別流路200が設けられている。ここで、本実施形態の各個別流路200は、第1共通液室101と第2共通液室102とに連通して、ノズル21毎に設けられたものであり、ノズル21を含むものである。このような複数の個別流路200は、ノズル21の並設方向であるX方向に沿って複数並設されている。そして、ノズル21の並設方向であるX方向において隣接する2つの個別流路200は、それぞれ第1共通液室101及び第2共通液室102に連通して設けられている。すなわち、ノズル21毎に設けられた複数の個別流路200は、それぞれ第1共通液室101及び第2共通液室102のみで連通して設けられており、複数の個別流路200は、第1共通液室101及び第2共通液室102以外で互いに連通することがない。つまり、本実施形態では、1つのノズル21及び1つの圧力室12が設けられた流路を個別流路200と称し、各個別流路200同士は、第1共通液室101及び第2共通液室102のみで連通するように設けられている。
Further, the flow
図2及び図3に示すように、個別流路200は、ノズル21と圧力室12と第1流路201と第2流路202と供給路203とを具備する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
圧力室12は、上述のように流路形成基板10に設けられた凹部と連通板15との間に設けられたものであり、Y方向に延伸している。すなわち、圧力室12は、Y方向の一端部に供給路203が接続され、Y方向の他端部に第2流路202が接続されており、圧力室12内をインクがY方向に流れるように設けられている。つまり、圧力室12の延伸する方向とは、圧力室12内をインクが流れる方向のことである。
The
なお、本実施形態では、流路形成基板10に圧力室12のみを形成するようにしたが、特にこれに限定されず、圧力室12の上流側の端部、すなわち、+Y方向の端部に流路抵抗を付与するように圧力室12よりも断面積を絞った流路抵抗付与部を設けるようにしてもよい。
In the present embodiment, only the
供給路203は、圧力室12と第1共通液室101とを接続するものであり、第1連通板151をZ方向に貫通して設けられている。供給路203は、+Z側の端部で第1共通液室101と連通し、−Z側の端部で圧力室12と連通する。つまり、供給路203は、Z方向に延伸している。ここで、供給路203が延伸する方向とは、供給路203内をインクが流れる方向のことである。
The
第1流路201は、圧力室12と第1流路201との間に第1方向である+Z方向に延伸して設けられている。なお、第2流路202が延伸する方向とは、第1流路201内をインクが流れる方向のことである。すなわち、第1流路201が延伸する第1方向は、本実施形態では、+Z方向となっている。このような第1流路201は、本実施形態では、連通板15をZ方向に貫通して設けられており、−Z方向の端部で圧力室12と連通し、+Z方向の端部でノズル21と連通している。なお、第2流路202が延伸する方向が、+Z方向であるとは、第1流路201が、延伸する方向が+Z方向の成分であるベクトルを有するものを含む。すなわち、第1流路201が、+Z方向の成分を全く含まないX方向やY方向に延伸したものでなければ、+Z方向に対して傾斜していてもよい。
The
また、第1流路201は、連通板15に形成された部分を言う。すなわち、第1流路201は、圧力室12の+Z方向の底面からノズルプレート20で蓋をされている部分までである。
Further, the
このような第1流路201は、ノズル21に近い下流側第1流路201aと、下流側第1流路201aよりも圧力室12寄りの上流側第1流路201bと、を有する。すなわち、第1流路201は、+Z側に下流側第1流路201aを有し、−Z側に上流側第1流路201bを有する。
Such a
そして、下流側第1流路201aの中心軸C1は、上流側第1流路201bの中心軸C2よりも第2方向の反対方向である第3方向寄りに位置する。ここで、第2方向は、第1方向である+Z方向に交差する方向であって、詳しくは後述する第2流路202の延伸する方向である。本実施形態の第2方向は、−Y方向となっている。このため、本実施形態の第2方向の反対方向である第3方向とは、+Y方向である。したがって、下流側第1流路201aの中心軸C1は、上流側第1流路201bの中心軸C2よりも+Y方向寄りに位置する。
The central axis C1 of the downstream
ここで、下流側第1流路201aの中心軸C1とは、下流側第1流路201aをZ方向から平面視した際の開口形状が円形の場合には、その中心を通る軸のことである。また、下流側第1流路201aをZ方向から平面視した際の開口形状が、円形以外の形状、例えば、楕円形、卵形、矩形、多角形、だるま形などの場合には、下流側第1流路201aの中心軸C1とは、面積重心を通る軸のことである。
Here, the central axis C1 of the downstream
なお、本実施形態の下流側第1流路201aは、開口形状がZ方向に亘って同じ形状となるように形成されている。すなわち、下流側第1流路201aのX方向及びY方向を含む面方向の断面形状及び断面積は、Z方向に亘って同じである。このため、中心軸C1は、+Z側の開口の中心と−Z側の開口の中心とを結ぶ線に沿ったもの、つまり、+Z方向に沿った軸となっている。また、下流側第1流路201aは、これに限定されず、例えば、下流側第1流路201aが+Z方向に対して傾斜して設けられている場合には、中心軸C1は、下流側第1流路201aの−Z側の開口の中心と、+Z側の開口の中心とを結ぶ+Z方向に対して傾斜した線に沿ったものを言う。
The downstream
同様に、上流側第1流路201bの中心軸C2とは、上流側第1流路201bをZ方向から平面視した際の開口形状が円形の場合には、その中心を通る軸のことである。また、上流側第1流路201bをZ方向から平面視した際の開口形状が、円形以外の形状、例えば、楕円形、卵形、矩形、多角形、だるま形などの場合には、上流側第1流路201bの中心軸C2とは、面積重心を通る軸のことである。
Similarly, the central axis C2 of the upstream
なお、本実施形態の上流側第1流路201bは、開口形状がZ方向に亘って同じ形状となるように形成されている。すなわち、上流側第1流路201bのX方向及びY方向を含む面方向の断面形状及び断面積は、Z方向に亘って同じである。このため、中心軸C2は、+Z側の開口の中心と−Z側の開口の中心とを結ぶ線に沿ったもの、つまり、+Z方向に沿った軸となっている。また、上流側第1流路201bは、これに限定されず、例えば、上流側第1流路201bが+Z方向に対して傾斜して設けられている場合には、中心軸C2は、+Z方向に対して傾斜したものとなる。したがって、中心軸C2とは、上流側第1流路201bの−Z側の開口の中心と、+Z側の開口の中心とを結ぶ線に沿ったものを言う。
The upstream
さらに、本実施形態では、下流側第1流路201a及び上流側第1流路201bのX方向及びY方向を含む面方向の断面形状及び断面積は略同じとなるように形成されている。もちろん、これに限定されず、下流側第1流路201aと上流側第1流路201bとの断面形状及び断面積が異なっていてもよい。
Further, in the present embodiment, the downstream side first flow
このような下流側第1流路201aは、第2の流路基板である第2連通板152に設けられている。すなわち、下流側第1流路201aは、第2連通板152の−Z側の面から+Z側の面に亘ってZ方向に貫通して設けられている。また、下流側第1流路201aは、Z方向からの平面視において矩形状の開口形状を有する。
Such a downstream side first flow
また、上流側第1流路201bは、第2の流路基板である第2連通板152とは異なる第1の流路基板である第1連通板151に設けられている。すなわち、上流側第1流路201bは、第1連通板151を−Z側の面から+Z側の面に亘ってZ方向に貫通して設けられている。また、上流側第1流路201bは、Z方向からの平面視において矩形状の開口形状を有する。
Further, the upstream side
このように下流側第1流路201aと上流側第1流路201bとのそれぞれを異なる流路基板である第2連通板152及び第1連通板151に設けることで、下流側第1流路201aの中心軸C1を、上流側第1流路201bの中心軸C2に対して、第3方向である+Y方向寄りに容易に配置することができる。
In this way, by providing the downstream side first flow
そして、上述したように下流側第1流路201aの中心軸C1は、上流側第1流路201bの中心軸C2よりも+Y方向寄りに位置する。
Then, as described above, the central axis C1 of the downstream
また、図3及び図4に示すように、本実施形態では、上流側第1流路201bの内側面における最も第2方向である−Y方向の位置201b1は、下流側第1流路201aの内側面における最も−Y方向の位置201a1よりも、−Y方向寄りとなっている。なお、上流側第1流路201bの内側面における最も第2方向である−Y方向の位置201b1とは、上流側第1流路201bをZ方向から平面視した際に、上流側第1流路201bの最も−Y方向となる位置のことである。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, the position 201b1 in the −Y direction, which is the second most direction on the inner surface of the upstream side
また、本実施形態では、上流側第1流路201bの内側面における最も第3方向である+Y方向の位置201b2は、下流側第1流路201aの内側面における最も+Y方向の位置201a2よりも、−Y方向寄りとなっている。なお、下流側第1流路201aの内側面における最も第2方向である−Y方向の位置201a1とは、下流側第1流路201aをZ方向から平面視した際に、最も−Y方向となる位置のことである。
Further, in the present embodiment, the position 201b2 in the + Y direction, which is the thirdmost direction on the inner surface of the upstream
言い換えると、第1流路201は、上流側第1流路201bの内側面に対して、下流側第1流路201aの−Y方向の内側面からは+Y方向に突出した壁201cが設けられ、+Y方向の内側面には+Y方向に凹んだ溝201dが形成されている。
In other words, the
ノズル21は、第1流路201の端部に連通する位置に配置されている。すなわち、ノズル21は、Z方向から平面視した際に、第1流路201に重なる位置に配置されている。これにより、ノズル21から+Z方向に向かってインク滴が吐出される。
The
第2流路202は、供給口43と排出口44との間で−Y方向に延伸して設けられている。なお、第2流路202が延伸する方向とは、第2流路202内をインクが流れる方向のことである。すなわち、第2流路202が延伸する第2方向とは、本実施形態では、−Y方向となっている。このような第2流路202は、+Y方向の端で第2流路202と連通し、−Y方向の端部で第2共通液室102の第3連通部18と連通している。
The
本実施形態の第2流路202は、第2連通板152とノズルプレート20との間に設けられている。具体的には、第2流路202は、第2連通板152に凹部を設け、この凹部の開口をノズルプレート20で蓋をすることで形成されている。なお、第2流路202は特にこれに限定されず、ノズルプレート20に凹部を設け、ノズルプレート20の凹部を第2連通板152によって蓋をするようにしてもよく、第2連通板152とノズルプレート20との両方に凹部を設けて形成してもよい。
The
第2流路202は、本実施形態では、流路を流れるインクを横断する断面積、すなわち、X方向及びZ方向を含む面方向の断面積がY方向に亘って同じ面積となるように設けられている。なお、第2流路202は、横断する断面積がY方向で異なる面積となるように設けられていてもよい。ちなみに、第2流路202を横断する面積が異なるとは、Z方向の高さが異なる場合も、X方向の幅が異なる場合も、その両方が異なる場合も含むものである。
In the present embodiment, the
また、第2流路202の流路を横断する断面形状、すなわち、X方向及びZ方向を含む面方向の断面形状は、矩形となっている。なお、第2流路202の流路を横断する断面形状は、特に限定されず、台形、半円形、半楕円等であってもよい。
Further, the cross-sectional shape of the
なお、第2流路202を流れるインクを横断する断面積は、第1流路201を流れるインクを横断する断面積よりも小さいことが好ましい。なお、第1流路201を横断する断面積とは、X方向及びY方向を含む面方向の断面の面積である。また、第2流路202を横断する断面積とは、X方向及びZ方向を含む面方向の断面の面積である。このように第2流路202の断面積を比較的小さくすることで、個別流路200をX方向に高密度に配置して、ノズル21をX方向に高密度に配置することができると共に、記録ヘッド1がZ方向に大型化するのを抑制することができる。また、第1流路201の断面積を比較的大きくすることで、圧力室12からノズル21までの流路抵抗が小さくなるのを抑制して、液体の吐出特性、特に吐出される液滴の重量が低下するのを抑制することができる。特に第1流路201をY方向に広げて、第1流路201の断面積を大きくすることで、第1流路201の流路抵抗を低減することができると共に個別流路200を高密度に配置することができる。
It is preferable that the cross-sectional area across the ink flowing through the
このような個別流路200は、第1共通液室101に連通する上流側から第2共通液室102に連通する下流側に向かって順に供給路203、圧力室12、第1流路201、第2流路202を有する。そして、このような個別流路200では、第1共通液室101から個別流路200を通り第2共通液室102にインクが流れる、所謂、循環が行われる。また、圧電アクチュエーター300を駆動することによって圧力室12内のインクに圧力変化を生じさせて、ノズル21内のインクの圧力を上昇させることでノズル21から外部にインク滴が吐出される。第1共通液室101から個別流路200を通り第2共通液室102にインクが流れる時に、圧電アクチュエーター300を駆動してもよいし、第1共通液室101から個別流路200を通り第2共通液室102にインクが流れない時に、圧電アクチュエーター300を駆動してもよい。また、圧電アクチュエーター300の駆動による圧力変化により、第2共通液室102から第1共通液室101へのインクの流れが一時的に生じてもよい。
Such
そして、本実施形態では、第1流路201は、下流側第1流路201aと上流側第1流路201bとを設けることで、循環時において図5に示すように、上流側第1流路201bと下流側第1流路201aとの接続部分で、インクの流束を第2流路の延伸方向である−Y方向とは反対の+Y方向に曲げることができる。したがって、下流側第1流路201aと第2流路202との接続部分では、インクの流束を−Y方向に曲げるのと合わせて、下流側第1流路201a内で、インクの吐出方向である+Z方向に向かうインクの渦を発生させることができる。このように下流側第1流路201a内に+Z側に向かう流れを生じさせて、第1流路201内のインクをノズル21内、特に第2ノズル21b内に入り込ませて、ノズル21内でインクの流れを生じさせることができる。このようにノズル21内にインクの流れを生じさせることで、ノズル21内のインクの速度勾配を大きくして、ノズル21内のインクを上流から供給された新しいインクで置換することができる。したがって、ノズル21内のインクが乾燥によって増粘し難く、ノズル21内のインクが増粘したとしても、第1流路201を下流に流れるため、ノズル21内に増粘したインクが残留することによるインク滴の吐出方向にばらつきが生じるのを抑制して、インク滴の被噴射媒体への着弾位置ずれを抑制することができる。
Then, in the present embodiment, the
これに対して、図6に示すように、第1流路201を+Z方向に沿った直線状に設けた場合、第1流路201をY方向に流れるインクがノズル21内に入り込み難く、ノズル21内でインクが滞留してしまう。このようにノズル21内にインクが滞留すると、滞留したインクの乾燥による増粘が生じ易い。したがって、増粘したインクによってノズル21から吐出されるインク滴の吐出方向にばらつきが生じ、吐出されたインク滴の被噴射媒体への着弾位置ずれが生じ易い。また、第1流路201の側面とノズルプレート20とで形成された角部のうち、第2流路202とは反対側である+Y方向の角部Dにインクが滞留し、インクの成分の沈降や気泡が滞留してしまう。このような角部Dに滞留したインクや気泡が、ノズル21内に侵入し、吐出されるインク滴の成分にばらつきが生じることや、気泡によってインク滴の飛翔方向のずれや吐出不良などが生じ易くなってしまう。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when the
また、本実施形態では、図3及び図4に示すように、下流側第1流路201aの中心軸C1は、ノズル21の第1流路201側の開口211の中心軸C3よりも第3方向である+Y方向寄りに位置することが好ましい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the central axis C1 of the downstream
なお、ノズル21の第1流路201側の開口211の中心軸C3とは、開口211が円形の場合には開口211の中心を通り、Z方向に沿った軸のことである。また、開口211が円形以外の形状、例えば、楕円形、卵形、矩形、多角形、だるま形などの場合には、開口211の中心軸C3とは、開口211の面積重心を通り、Z方向に沿った軸のことである。
The central axis C3 of the
このように下流側第1流路201aの中心軸C1を、ノズル21の開口211の中心軸C3よりも+Y方向寄りに配置することで、下流側第1流路201aの内側面のうち+Y方向の内側面の位置201a2との距離を遠ざけることができ、下流側第1流路201aの+Y側の内側面とノズルプレート20とで形成された角部Dのインクが滞留する場所からノズル21を遠ざけることができる。したがって、下流側第1流路201aの+Y側の内側面とノズルプレート20とで形成された角部Dに滞留して成分が沈降したインクや滞留した気泡がノズル21内に入り込み難く、吐出されるインク滴の成分にばらつきが生じることや、気泡によってインク滴の飛翔方向のずれや吐出不良などを抑制することができる。
By arranging the central axis C1 of the downstream
また、図3及び図4に示すように、ノズル21の第1流路201側の開口211における最も第2方向である−Y方向の位置211aは、下流側第1流路201aの内側面における最も−Y方向の位置201a1よりも−Y方向寄りとなっていることが好ましい。つまり、図3に示す断面において、下流側第1流路201aの内側面における最も−Y方向の位置201a1は、Z方向においてノズル21の開口211に相対向する位置に配置されていることが好ましい。これにより、下流側第1流路201aと第2流路202との接続部分において+Z方向から−Y方向に向かって曲がるインクをノズル21の開口211内に入り込ませ易くすることができる。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
また、図3及び図4に示すように、ノズル21の第1流路201側の開口211における最も第3方向である+Y方向側の位置211bは、下流側第1流路201aの内側面における最も+Y側の位置201a2よりも−Y方向寄りとなっていることが好ましい。
このように、ノズル21の開口211の+Y方向の位置211bを、下流側第1流路201aの+Y側の位置201a2よりも−Y方向寄りとすることで、ノズル21の開口211が第2連通板152によって覆われるのを抑制することができる。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
In this way, by setting the
以上説明したように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド1では、液体であるインクの供給口43と排出口44とを有し、供給口43及び排出口44の一方と連通する加圧チャンバーである圧力室12と、圧力室12で加圧されたインクを吐出するノズル21と、圧力室12とノズル21との間において、第1方向である+Z方向に向かって延伸する第1流路201と、供給口43及び排出口44の他方と連通し、第1流路201から分岐して+Zに交差する第2方向である−Y方向に向かって延伸する第2流路202と、を備え、第1流路201は、ノズル21に近い下流側第1流路201aと、下流側第1流路201aよりも圧力室12寄りの上流側第1流路201bと、を有し、下流側第1流路201aの中心軸C1は、上流側第1流路201bの中心軸C2よりも−Y方向の反対方向である第3方向である+Y方向寄りに位置している。
As described above, the
このようにY方向に延設された第1流路201を下流側第1流路201aと上流側第1流路201bとで構成し、下流側第1流路201aの中心軸C1を上流側第1流路201bの中心軸C2よりも+Y方向寄りに配置することで、第1流路201内を+Z方向に流れるインクを+Y方向に曲げると共に、第1流路201から第2流路に向かって+Z方向に流れるインクを−Y方向に曲げて、第1流路201内にノズル21に向かうインクの渦流を形成することができる。したがって、ノズル21に向かってインクを流して、ノズル21内にインクの流れを生じさせて、ノズル21内のインクを上流から供給された新しいインクに置換することができる。したがって、ノズル21内のインクが滞留するのを抑制して、滞留したインクが増粘することによるノズル21の目詰まりやノズル21から吐出されるインク滴の飛翔方向のずれなどの吐出不良が発生するのを抑制することができる。
The
また、下流側第1流路201aの中心軸C1を上流側第1流路201bの中心軸C2よりも+Y方向寄りに配置することで、第1流路201とノズルプレート20との角部Dなどのインクが滞留する部分からノズル21を離して配置することができ、滞留することで成分が沈降したインクや気泡がノズル21側に移動し難い。したがって、滞留して成分が沈降したインクや気泡によってノズル21の目詰まりや、ノズル21から吐出されるインク滴の成分のばらつきなどを抑制することができる。
Further, by arranging the central axis C1 of the downstream
また、ノズル21を−Y方向に延伸する第2流路202の途中に連通させずに、ノズル21を第1流路201に連通させることで、圧力室12からノズル21までの流路抵抗が増大し難く、ノズル21から吐出されるインク滴の重量が小さくなるのを抑制することができる。このため、圧電アクチュエーター300をより高い駆動電圧で駆動する必要がなく、吐出効率を向上することができる。もちろん、ノズル21は、第2流路202の途中に連通する位置に配置してもよい。
Further, by communicating the
また、本実施形態の記録ヘッド1では、上流側第1流路201bの内側面における最も第2方向である−Y方向側の位置201b1は、下流側第1流路201aの内側面における最も−Y方向側の位置201a1よりも、−Y方向寄りとなっていることが好ましい。これにより、第1流路201内を+Z方向に流れるインクを+Y方向に曲げることができ、渦流を生じさせることができる。
Further, in the
また、本実施形態の記録ヘッド1では、上流側第1流路201bの内側面における最も第3方向である+Y方向側の位置201b2は、下流側第1流路201aの内側面における最も+Y方向側の位置201a2よりも、−Y方向寄りとなっていることが好ましい。これにより、第1流路201内を+Z方向に流れるインクをさらに+Y方向に曲げて、渦流を生じさせることができる。
Further, in the
また、本実施形態の記録ヘッド1では、上流側第1流路201bは、第1の流路基板である第1連通板151に形成され、下流側第1流路201aは、第1連通板151とは異なる第2の流路基板である第2連通板152に形成され、ノズル21は、ノズル基板であるノズルプレート20に形成されていることが好ましい。このように上流側第1流路201bと下流側第1流路201aとノズル21とをそれぞれ異なる基板に形成することで、中心軸C1、C2を異なる位置に容易に配置することができる。
Further, in the
また、本実施形態の記録ヘッド1では、下流側第1流路201aの中心軸C1は、ノズル21の第1流路201側の開口211の中心軸C3よりも第3方向である+Y方向寄りに位置することが好ましい。これによれば、ノズル21と下流側第1流路201aの+Y方向の側面とを離して配置することができ、下流側第1流路201aの側面とノズルプレート20との角部のインクが滞留する部分からノズル21を離すことができる。したがって、滞留したインクや気泡がノズル21内に入り込むのを抑制して、インク滴の成分にばらつきが生じることやインク滴の飛翔方向のばらつき、目詰まりなどの吐出不良を抑制することができる。
Further, in the
また、本実施形態の記録ヘッド1では、ノズル21の第1流路201側の開口211における最も第2方向である−Y方向側の位置211aは、下流側第1流路201aの内側面における最も−Y方向側の位置201a1よりも−Y方向寄りとなっていることが好ましい。これによれば、Z方向において、ノズル21の開口211を下流側第1流路201aの−Y方向側の位置201a1に相対向させることができ、下流側第1流路201aから第2流路202に向かうインクの流れをノズル21内に入り込ませ易くすることができる。
Further, in the
また、本実施形態の記録ヘッド1では、ノズル21の第1流路201側の開口211における最も第3方向である+Y方向側の位置211bは、下流側第1流路201aの内側面における最も+Y方向側の位置201a2よりも−Y方向寄りとなっていることが好ましい。これによれば、ノズル21の開口211が連通板15によって覆われるのを抑制することができる。
Further, in the
なお、本実施形態では、インクの流れは、第1共通液室101から圧力室12、第1流路201、第2流路202を経て第2共通液室102へと向かう前提で説明を行ってきたが、逆向きの流れが生じるように、すなわち、第2共通液室102から第2流路202、第1流路201、圧力室12、第1共通液室101へとインクが順次流れるように記録ヘッド1を使用することもできる。このような使用の場合であっても、第2流路202から第1流路201へと向かうインクの流線がノズル21の直上で生じることになるため、ノズル21近傍のインクを効率的に回収させることができる。
In this embodiment, the ink flow will be described on the premise that the ink flows from the first
(実施形態2)
図7は、本発明の実施形態2に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an inkjet recording head, which is an example of the liquid injection head according to the second embodiment of the present invention. The same members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図7に示すように、連通板15には、+Z方向に延伸する第1流路201が設けられている。
As shown in FIG. 7, the
第1流路201は、ノズル21に近い下流側第1流路201aと、下流側第1流路201aよりも圧力室12寄りの上流側第1流路201bとを有する。
The
本実施形態では、上流側第1流路201bの径は、下流側第1流路201aの径よりも大きい。
In the present embodiment, the diameter of the upstream side
ここで、下流側第1流路201aの径とは、Z方向から平面視した際の開口のY方向に最も広い部分の幅寸法のことである。つまり、下流側第1流路201aの開口形状が円形の場合には、下流側第1流路201aの径とは直径のことである。また、下流側第1流路201aの開口形状が円形以外の形状、例えば、楕円形、卵形、矩形、多角形、だるま形などの場合には、下流側第1流路201aの径とは、開口においてY方向に最も広い部分の幅寸法のことである。
Here, the diameter of the
同様に、上流側第1流路201bの径とは、Z方向から平面視した際の開口のY方向に最も広い部分の幅寸法のことである。つまり、上流側第1流路201bの開口形状が円形の場合には、上流側第1流路201bの径とは直径のことである。また、上流側第1流路201bの開口形状が円形以外の形状、例えば、楕円形、卵形、矩形、多角形、だるま形などの場合には、上流側第1流路201bの径とは、開口においてY方向に最も広い部分の幅寸法のことである。
Similarly, the diameter of the upstream
そして、下流側第1流路201aの中心軸C1は、上流側第1流路201bの中心軸C2よりも+Y方向寄りに位置する。本実施形態では、上流側第1流路201bの内側面における最も−Y方向の位置201b1は、下流側第1流路201aの内側面における最も−Y方向の位置201a1よりも−Y方向寄りとなっている。また、上流側第1流路201bの内側面における最も+Y方向の位置201b2は、下流側第1流路201aの内側面における最も+Y方向の位置201a2よりも、+Y方向寄りとなっている。
The central axis C1 of the downstream
つまり、第1流路201は、上流側第1流路201bの内側面に対して、下流側第1流路201aの−Y方向の内側面からは+Y方向に突出した壁201cが設けられ、+Y方向の内側面から−Y方向に突出した壁201eが形成されている。下流側第1流路201aの中心軸C1は、上流側第1流路201bの中心軸C2よりも+Y方向寄りに位置するため、上流側第1流路201bの内側面に対する壁201cの+Y方向への突出量は、上流側第1流路201bの内側面に対する壁201eの−Y方向への突出量よりも大きくなっている。
That is, the
したがって、第1流路201内を+Z方向に流れるインクを、上流側第1流路201bから下流側第1流路201aへの接続部分で、+Y方向に曲げることができる。このため、第1流路201内にノズル21に向かうインクの渦流を形成することができ、ノズル21に向かうインクの流れを生じさせて、ノズル21近傍のインクを効率的に回収させることができる。
Therefore, the ink flowing in the + Z direction in the
(実施形態3)
図8は、本発明の実施形態3に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an inkjet recording head, which is an example of the liquid injection head according to the third embodiment of the present invention. The same members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図8に示すように、連通板15は、第1連通板151と第2連通板152と第3連通板153とを有する。
As shown in FIG. 8, the
第2連通板152は、ノズルプレート20側である+Z側に配置されている。
第1連通板151は、第2連通板152の−Z側に配置されている。
また、第3連通板153は、第1連通板151の−Z側に配置されている。すなわち、−Z側から+Z側に向かって第3連通板153、第1連通板151、第2連通板152の順に積層されている。
The
The
Further, the
第1流路201は、下流側第1流路201aと上流側第1流路201bと接続用第1流路201fとを具備する。
The
下流側第1流路201aは、ノズル21に近い位置、本実施形態では、第1流路201の最も+Z側に配置されている。これにより、下流側第1流路201aの+Z側の端部がノズル21に連通する。
The downstream side first flow
上流側第1流路201bは、下流側第1流路201aよりも圧力室12寄りに配置されたものであり、下流側第1流路201aの−Z側の端部に連通して設けられている。
The upstream side
接続用第1流路201fは、上流側第1流路201bよりも圧力室12寄りに配置されたものであり、上流側第1流路201bの−Z側の端部に連通して設けられている。すなわち、第1流路201は、−Z側から+Z側に向かって接続用第1流路201f、上流側第1流路201b、下流側第1流路201a順に配置されている。
The connection
つまり、上流側第1流路201bは、下流側第1流路201aよりも圧力室12寄りに配置されていればよく、上述した実施形態1及び2のように、上流側第1流路201bは、圧力室12に直接、接続されるものであってもよく、本実施形態のように圧力室12に接続用第1流路201fを介して接続されるものであってもよい。
That is, the upstream side
また、本実施形態では、下流側第1流路201aを第1流路201の+Z側の端部に設け、下流側第1流路201aをノズル21に直接連通するようにしたが、下流側第1流路201aは、ノズル21に近い位置に設けられていれば特にこれに限定されず、例えば、下流側第1流路201aとノズル21との間に他の流路が設けられていてもよい。つまり、下流側第1流路201aがノズル21に近い位置に設けられているとは、下流側第1流路201aが、上流側第1流路201bよりもノズル21に近い位置に設けられていることを言う。
Further, in the present embodiment, the downstream side first flow
このような下流側第1流路201aの中心軸C1は、上流側第1流路201bの中心軸C2よりも+Y方向寄りに位置する。
The central axis C1 of the downstream
また、上流側第1流路201bの中心軸C2は、接続用第1流路201fの中心軸C4よりも+Y方向寄りに位置する。
すなわち、−Z方向から+Z方向に向かって順に設けられた接続用第1流路201f、上流側第1流路201b、下流側第1流路201aは、中心軸が徐々に+Y方向寄りとなるように、いわゆる階段状に設けられている。
Further, the central axis C2 of the upstream
That is, the central axes of the connection
このような構成であっても、第1流路201を+Z方向に流れるインクを、+Y方向に曲げることができ、第1流路201内で第2流路202に向かう渦流を形成して、ノズル21に向かってインクを流すことができる。したがって、ノズル21近傍のインクを効率的に回収させることができる。
Even with such a configuration, the ink flowing in the + Z direction in the
(他の実施形態)
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
(Other embodiments)
Although each embodiment of the present invention has been described above, the basic configuration of the present invention is not limited to the above.
例えば、上述した実施形態1では、下流側第1流路201aと上流側第1流路201bとのそれぞれを異なる流路基板である第2連通板152及び第1連通板151に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、1枚の連通板15に下流側第1流路201aと上流側第1流路201bとを設けるようにしてもよい。このように1枚の連通板15に下流側第1流路201aと上流側第1流路201bとを、下流側第1流路201aの中心軸C1が、上流側第1流路201bの中心軸C2に対して、第3方向である+Y方向寄りに配置して形成するには、例えば、連通板15の−Z側の面と+Z側の面との両面からエッチングすればよい。
For example, in the above-described first embodiment, the downstream side first flow
例えば、上述した実施形態では、第1軸方向をY方向、第2軸方向をZ方向として、Y方向及びZ方向の両方に直交するX方向にノズル21が並設された構成を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、ノズル21や圧力室12等は、ノズル面20aの面内方向においてX方向に対して傾斜した方向に並設されていてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、本実施形態では、個別流路200の第1流路201と第2共通液室102とを直接、接続するようにしたが、特にこれに限定されず、第1流路201と第2共通液室102との間に第2軸方向であるZ方向に延伸する他の流路が設けられていてもよい。
Further, in the present embodiment, the
ここで、本実施形態の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の一例について図9を参照して説明する。なお、図9は、本発明のインクジェット式記録装置の概略構成を示す図である。 Here, an example of an inkjet recording device, which is an example of the liquid injection device of the present embodiment, will be described with reference to FIG. Note that FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the inkjet recording device of the present invention.
図9に示すように、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Iでは、複数の記録ヘッド1がキャリッジ3に搭載されている。記録ヘッド1を搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。本実施形態では、キャリッジ3の移動方向が第1軸方向であるY方向となっている。
As shown in FIG. 9, in the inkjet recording device I, which is an example of the liquid injection device, a plurality of recording heads 1 are mounted on the
また、装置本体4には、液体としてインクが貯留された貯留手段であるタンク2が設けられている。タンク2は、チューブ等の供給管2aを介して記録ヘッド1と接続されており、タンク2からのインクは供給管2aを介して記録ヘッド1に供給される。また、記録ヘッド1とタンク2とはチューブ等の排出管2bを介して接続されており、記録ヘッド1から排出されたインクは排出管2bを介してタンク2に戻される、所謂、循環が行われる。なお、タンク2は、複数で構成されていてもよい。
Further, the apparatus main body 4 is provided with a tank 2 which is a storage means for storing ink as a liquid. The tank 2 is connected to the
そして、駆動モーター7の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7aを介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッド1を搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4には搬送手段としての搬送ローラー8が設けられており、紙等の被噴射媒体である記録シートSが搬送ローラー8により搬送されるようになっている。なお、記録シートSを搬送する搬送手段は、搬送ローラー8に限られずベルトやドラム等であってもよい。本実施形態では、記録シートSの搬送方向がX方向となっている。
Then, the driving force of the
なお、上述したインクジェット式記録装置Iでは、記録ヘッド1がキャリッジ3に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド1が固定されて、紙等の記録シートSを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
In the above-mentioned inkjet recording device I, the one in which the
また、各実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。 Further, in each embodiment, an inkjet recording head has been described as an example of the liquid injection head, and an inkjet recording device has been described as an example of the liquid injection device. However, the present invention broadly describes the liquid injection head and the liquid injection device in general. Of course, it can also be applied to a liquid injection head and a liquid injection device that inject a liquid other than ink. Other liquid injection heads include, for example, various recording heads used in image recording devices such as printers, color material injection heads used in manufacturing color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material injection head used for forming an electrode, a bioorganic substance injection head used for biochip production, and the like, and the present invention can also be applied to a liquid injection device provided with such a liquid injection head.
ここで、本実施形態の液体噴射システムの一例について図10を参照して説明する。なお、図10は、本発明の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置の液体噴射システムを説明するブロック図である。 Here, an example of the liquid injection system of the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that FIG. 10 is a block diagram illustrating a liquid injection system of an inkjet recording device, which is the liquid injection device of the present invention.
図10に示すように、液体噴射システムは、上述した記録ヘッド1と、供給口43に液体としてインクを供給すると共に排出口44からインクを回収してインクを循環させる機構として、メインタンク500と、第1タンク501と、第2タンク502と、コンプレッサー503と、真空ポンプ504と、第1送液ポンプ505と、第2送液ポンプ506と、を具備する。
As shown in FIG. 10, the liquid injection system includes the above-mentioned
第1タンク501には、記録ヘッド1及びコンプレッサー503が接続されており、コンプレッサー503によって第1タンク501のインクは所定の圧力で記録ヘッド1に供給される。
A
第2タンク502は、第1送液ポンプ505を介して第1タンク501と接続されており、第1送液ポンプ505によって第2タンク502のインクが第1タンク501に送液される。
The
また、第2タンク502には、記録ヘッド1と真空ポンプ504とが接続されており、真空ポンプ504によって記録ヘッド1のインクは所定の負圧で第2タンク502に排出される。
Further, the
すなわち、第1タンク501から記録ヘッド1にインクが供給され、記録ヘッド1から第2タンク502にインクが排出される。そして、第1送液ポンプ505によって第2タンク502から第1タンク501へインクが送液されることでインクが循環する。
That is, ink is supplied from the
また、第2タンク502には、第2送液ポンプ506を介してメインタンク500が接続されており、記録ヘッド1によって消費された分のインクが、メインタンク500から第2タンク502に補充される。なお、メインタンク500から第2タンク502へのインクの補充は、例えば、第2タンク502内のインクの液面が所定の高さよりも低くなった場合などのタイミングで行えばよい。
Further, the
I…インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、1…インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、2…タンク、2a…供給管、2b…排出管、3…キャリッジ、4…装置本体、5…キャリッジ軸、7…駆動モーター、7a…タイミングベルト、8…搬送ローラー、10…流路形成基板、12…圧力室(加圧チャンバー)、15…連通板、16…第1連通部、17…第2連通部、18…第3連通部、20…ノズルプレート、20a…ノズル面、21…ノズル、21a…第1ノズル、21b…第2ノズル、211…開口、22…ノズル列、30…保護基板、31…圧電アクチュエーター保持部、32…貫通孔、40…ケース部材、41…第1液室部、42…第2液室部、43…供給口、44…排出口、45…接続口、49…コンプライアンス基板、50…振動板、60…第1電極、70…圧電体層、80…第2電極、90…リード電極、101…第1共通液室、102…第2共通液室、120…フレキシブルケーブル、121…駆動回路、151…第1連通板、152…第2連通板、153…第3連通板、200…個別流路、201…第1流路、201a…下流側第1流路、201b…上流側第1流路、201c…壁、201d…溝、201e…壁、201f…接続用第1流路、202…第2流路、203…供給路、300…圧電アクチュエーター、491…封止膜、492…固定基板、493…開口部、494…コンプライアンス部、500…メインタンク、501…第1タンク、502…第2タンク、503…コンプレッサー、504…真空ポンプ、505…第1送液ポンプ、506…第2送液ポンプ、S…記録シート I ... Inkjet recording device (liquid injection device), 1 ... Inkjet recording head (liquid injection head), 2 ... Tank, 2a ... Supply pipe, 2b ... Discharge pipe, 3 ... Carriage, 4 ... Device body, 5 ... Carriage Shaft, 7 ... Drive motor, 7a ... Timing belt, 8 ... Conveying roller, 10 ... Flow path forming substrate, 12 ... Pressure chamber (pressurizing chamber), 15 ... Communication plate, 16 ... First communication part, 17 ... Second Communication part, 18 ... 3rd communication part, 20 ... Nozzle plate, 20a ... Nozzle surface, 21 ... Nozzle, 21a ... 1st nozzle, 21b ... 2nd nozzle, 211 ... Opening, 22 ... Nozzle row, 30 ... Protective substrate, 31 ... Piezoelectric actuator holding part, 32 ... Through hole, 40 ... Case member, 41 ... First liquid chamber part, 42 ... Second liquid chamber part, 43 ... Supply port, 44 ... Discharge port, 45 ... Connection port, 49 ... Compliance board, 50 ... Vibrating plate, 60 ... 1st electrode, 70 ... Piezoelectric layer, 80 ... 2nd electrode, 90 ... Lead electrode, 101 ... 1st common liquid chamber, 102 ... 2nd common liquid chamber, 120 ... Flexible Cable, 121 ... Drive circuit, 151 ... 1st communication plate, 152 ... 2nd communication plate, 153 ... 3rd communication plate, 200 ... Individual flow path, 201 ... 1st flow path, 201a ... Downstream 1st flow path, 201b ... upstream first flow path, 201c ... wall, 201d ... groove, 201e ... wall, 201f ... connection first flow path, 202 ... second flow path, 203 ... supply path, 300 ... piezoelectric actuator, 491 ... seal Still film, 492 ... Fixed substrate, 493 ... Opening, 494 ... Compliance part, 500 ... Main tank, 501 ... 1st tank, 502 ... 2nd tank, 503 ... Compressor, 504 ... Vacuum pump, 505 ... 1st liquid feed Pump, 506 ... 2nd liquid feed pump, S ... Recording sheet
Claims (9)
前記供給口及び前記排出口の一方と連通する加圧チャンバーと、
前記加圧チャンバーで加圧された液体を吐出するノズルと、
前記加圧チャンバーと前記ノズルとの間において、第1方向に向かって延伸する第1流路と、
前記供給口及び前記排出口の他方と連通し、前記第1流路から分岐して前記第1方向に交差する第2方向に向かって延伸する第2流路と、を備え、
前記第1流路は、前記ノズルに近い下流側第1流路と、前記下流側第1流路よりも前記加圧チャンバー寄りの上流側第1流路と、を有し、
前記下流側第1流路の中心軸は、前記上流側第1流路の中心軸よりも前記第2方向の反対方向である第3方向寄りに位置していることを特徴とする液体噴射ヘッド。 A liquid injection head having a liquid supply port and a liquid discharge port.
A pressurizing chamber communicating with one of the supply port and the discharge port,
A nozzle that discharges the liquid pressurized in the pressurizing chamber and
A first flow path extending in the first direction between the pressurizing chamber and the nozzle,
A second flow path that communicates with the other of the supply port and the discharge port, branches from the first flow path, and extends in the second direction intersecting the first direction.
The first flow path has a downstream side first flow path close to the nozzle and an upstream side first flow path closer to the pressurization chamber than the downstream side first flow path.
The liquid injection head is characterized in that the central axis of the downstream first flow path is located closer to the third direction, which is the opposite direction of the second direction, than the central axis of the upstream first flow path. ..
前記下流側第1流路は、前記第1の流路基板とは異なる第2の流路基板に形成され、
前記ノズルは、ノズル基板に形成されることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。 The upstream first flow path is formed on the first flow path substrate.
The downstream first flow path is formed on a second flow path board different from the first flow path board.
The liquid injection head according to any one of claims 1 to 4, wherein the nozzle is formed on a nozzle substrate.
The liquid injection head according to any one of claims 1 to 8, and a mechanism for supplying the liquid to the supply port and collecting the liquid from the discharge port to circulate the liquid. Liquid injection system.
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